CN2763823Y - 复合透镜系统 - Google Patents

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Abstract

一种复合透镜系统，依照从物方至像方之顺序包括：光阑、由玻璃制成之第一透镜、均由塑料制成之第二透镜及第三透镜，第一、第三透镜是焦距为正值的透镜，第二透镜是焦距为负值的透镜，该第二、第三透镜具有非球面结构。采用上述结构后，使复合透镜系统耐摩、防刮、受使用环境影响小从而适合移动电话使用。

Description

复合透镜系统
【技术领域】
本实用新型涉及一种复合透镜系统，特别是涉及一种可用于移动电话之复合透镜系统。
【背景技术】
传统的数字相机镜头，可分为全玻璃镜头(Glasses Lens)、全塑料镜头(Plastic Lens)、玻塑混合式镜头(Hybrid Lens)三类。在将数字相机镜头应用于移动电话时，由于全玻璃镜头重量大、成本高，难以达至重量轻、成本低之要求。全塑料镜头尽管具有重量轻、成本低之优点，但其易受外界环境影响，其与外界接触之塑料镜片耐温、耐刮伤等性能较差。而传统的玻塑混合式镜头则具有如下不足。
美国专利第3,944,337号公开了一种玻塑混合式镜头，依照从物方至像方之顺序，其包括一前正值双凸透镜、一中间负值双凹透镜、一后正值双凸透镜。前正值双凸透镜及中间负值双凹透镜由塑料材料制成，且该两透镜具有非球面的表面，后正值双凸透镜由玻璃材料制成。利用塑料材料制成的具有非球面透镜组成的镜头，降低成本及消除像差。但是，该玻塑混合式镜头由于与外界环境接触之透镜为塑料制成，因而耐温、耐刮伤等性能较差。相对于普通数字相机而言，移动电话握持面积较小，使用时手指更容易接触到镜片，并且，移动电话一般并不配备便携套，使得镜片与衣物等接触摩擦的机率增大，容易刮伤塑料镜片。
鉴于上述不足，实有必要提供一种耐摩、防刮之适合移动电话使用之复合透镜系统。
【实用新型内容】
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种耐摩、防刮、受使用环境影响小且适合移动电话使用之复合透镜系统。
本实用新型所要解决的又一技术问题是提供一种具有良好光学性能之复合透镜系统。
本实用新型提供一种复合透镜系统，依照从物方至像方之顺序包括：光阑、由玻璃制成之第一透镜、均由塑料制成之第二透镜及第三透镜，第一、第三透镜是焦距为正值的透镜，第二透镜是焦距为负值的透镜，该第二、第三透镜具有非球面结构。
上述复合透镜系统之进一步改进为：第一透镜的前、后表面均是凸面。第二透镜的前表面是凹面，后表面之圆心凸起圆周环形凹陷。第三透镜的前表面圆心凸起圆周环形凹陷，后表面圆心凹陷圆周环形凸起。
与现有技术相比，本实用新型的复合透镜系统中与外界环境接触的透镜采用玻璃制成，而其它透镜则采用价格较低的塑料制成的非球面透镜，使得本实用新型之复合透镜系统耐摩、防刮、受使用环境影响小从而适合移动电话使用。
进一步地，本实用新型的复合透镜系统之第一、第二、第三透镜之前、后表面经改进设计，使得本实用新型之复合透镜系统具有良好光学性能。
【附图说明】
图1是本实用新型的复合透镜系统的透镜设置示意图。
图2是图1的复合透镜系统相对照度曲线图。
图3是图1的复合透镜系统场曲变曲线图。
图4是图1的复合透镜系统畸变曲线图。
图5是图1的复合透镜系统MTF曲线图。
【具体实施方式】
请参阅图1，本实用新型的复合透镜系统100包括：依照自物方到像方顺序设置的第一透镜10、第二透镜20及第三透镜30。此外，第一透镜10的物方一侧设置有光阑40，第三透镜30的像方一侧依次设置有防尘透明组件50及影像传感器60。
第一透镜10为焦距为正值的透镜，由玻璃材料制成，其前、后表面11、12均为凸面，前表面11或后表面12可镀有红外线截止膜以消除红外线对成像质量的影响。第二透镜20为焦距为负值的透镜，由塑料材料制成，其前表面21为凹面，后表面22为凸面。第三透镜30为焦距为正值的透镜，由塑料材料制成，其前后表面31为凸面，后表面32均为凹面。更详细地，第二透镜20的后表面22之圆心凸起圆周环形凹陷，第三透镜30的前表面31圆心凸起圆周环形凹陷，后表面32圆心凹陷圆周环形凸起。
光阑40用以限制经过第一、第二、第三透镜10、20、30的光束孔径及限制视场。影像传感器60可为CMOS(Complementary Metal-OxideSemiconductor)或CCD(Charge Coupled Device)影像传感器。防尘透明组件50由玻璃材料制成，用以防止灰尘污染该影像传感器60，前表面51或后表面52可镀有红外线截止膜以消除红外线对成像质量的影响。该复合透镜系统100规划之具体情形如表1所示：
                        表1复合透镜系统规划
  曲面   曲率半径(R)   厚度(T)   间距(S)   直径(D)   二次曲线系数(K)   镜片材料
  物面   平面   0   0
  光阑   平面   0.03   1.75938   0
表面11 2.093107 1.138754 2.137557 0   玻璃(S-BAL42)
  表面12   -14.09185   0.356845   2.219024   0
表面21 -1.580299 0.5303483 2.22887 0   塑料(OKP4)
  表面22   -3.834692   0.6672668   2.44962   0
  表面31   3.548128   1.676978   3.376542   0   塑料(E48R)
  表面32   4.507075   0.8   4.782808   0
  表面51   平面   0.55   5.387982   0   玻璃(B270)
  表面52   平面   0.3553783   5.603578   0
  像面60   平面   5.86894   0
  总长                                         6.10557mm
该复合透镜系统100中，第二透镜20之前后表面21、22及第三透镜30之前后表面31、32均具有非球面结构，该等非球面结构表面可运用下列公式表示：
X(Y)＝(Y^2/R)/(1+sqrt(1-(1+K)*(Y/R)^2))+A4*Y^4+A6*Y^6+A8*Y^8+A10*Y^10+...其中，
X：镜面上一点的截面深度；
Y：镜面上一点距光轴的垂直距离；
K：二次曲线系数；
A4、A6、A8、A10：非球面四阶、六阶、八阶、十阶系数；
R：非球面顶点曲率半径。
其各自的非球面系数如表2所示：
                表2透镜非球面系数
Figure Y20052005362800061
请再次参阅图1、表1，该复合透镜系统100尺寸较小，在安装调试后其总长仅为6.10557mm。在应用该复合透镜系统100进行拍摄时，从物方入射的光线受光阑40限制后，部分光束经第一透镜10会聚后入射至第二透镜20，经第二透镜20发散后入射至第三透镜30，第三透镜30将该部分入射光束再次会聚后在防尘透明组件50上产生两次折射后投射于影像传感器60。
请参阅图2、图3、图4及图5，该四图分别表示了该复合透镜系统100具备良好的光学性能，其中：
在图2所表示的相对照度与像高曲线图中，在像的边缘即横坐标值为2.88处相对照度值可达到0.5以上，这说明复合透镜系统100在像的边缘仍能够保证具有较高的相对照度。
在图3所表示的场曲曲线图中，两条分别表示径向(S)及切向(T)随像高(设最大像高为1且由纵坐标表示)变化而对应变化之误差量(横坐标)。在像的边缘即(0.8至0.9之间)重迭，且误差量小于0.08mm，这说明在像的边缘仍能够保证具有较低的误差量，亦即在像的边缘仍保持较小的场曲。
在图4所表示的畸变曲线图中，畸变量(横坐标)随像高(设为1)变化而变化，在整个像的高度上畸变量小于±0.05％，低于一般要求的±1％，这说明复合透镜系统100所成的像具有较小的畸变。
在图5所表示的MTF(Modular Transfer Function模量传递函数)曲线图中，进行测试的光波长范围是460nm至656nm，自上而下的三对虚实曲线S1、T1，S2、T2，S3、T3分别表示空间频率分别为90lp/mm、120lp/mm及180lp/mm的物点光线经该复合透镜系统100后所成像的径向、切向MTF值。在像的接近边缘2.30处范围内，在90lp/mm空间频率其MTF值大于50％以上，此表明该复合透镜系统100具有较高的锐度。

Claims (6)

1.一种复合透镜系统，依照从物方至像方之顺序包括：一光阑、一第一透镜、一第二透镜、一第三透镜，该第一、第三透镜是焦距为正值的透镜，该第二透镜是焦距为负值的透镜，其特征在于：该第一透镜由玻璃制成，该第二、第三透镜由塑料制成，该第二、第三透镜具有非球面结构。
2.根据权利要求1所述的复合透镜系统，其特征在于：该第一透镜的前、后表面均是凸面；该第二透镜的前表面是凹面，后表面之圆心凸起圆周环形凹陷；该第三透镜的前表面圆心凸起圆周环形凹陷，后表面圆心凹陷圆周环形凸起。
3.根据权利要求1或2所述的复合透镜系统，其特征在于：该第一透镜至少一表面镀有红外线截止膜。
4.根据权利要求3所述的复合透镜系统，其特征在于：该复合透镜系统还具有一防尘透明组件及一影像传感器，该防尘透明组件用以防止灰尘污染该影像传感器。
5.根据权利要求4所述的复合透镜系统，其特征在于：该防尘透明组件由平板玻璃制成，其至少一表面镀有红外线截止膜。
6.根据权利要求5所述的复合透镜系统，其特征在于：该光阑可设置于第三透镜的像方一侧。
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